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Comparison of fecal culture and F57 real-time PCR for the detection of Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis in swiss cattle herds with a history of paratuberculosis


Keller, Selina Maria. Comparison of fecal culture and F57 real-time PCR for the detection of Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis in swiss cattle herds with a history of paratuberculosis. 2013, University of Zurich, Vetsuisse Faculty.

Abstract

Es wurden Kotproben von 1339 Rindern (855 Tiere aus 12 Milchkuhbetrieben, 484 Tiere aus 11 Mutterkuhbetrieben, alle Betriebe mit mindestens einem bestätigten Fall von Paratuberkulose) mittels Kultur und Real-time PCR auf Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP) untersucht. Jeweils 3 Proben wurden gepoolt und mit der NaOH/Oxalsäure Methode dekontaminiert, bevor sie auf Löwenstein-Jensen (LJ) und auf Herrold’s Egg Yolk Agar (HEYA) verimpft wurden. Die Kulturen wurden bei 37°C für 16 Wochen inkubiert und alle zwei Wochen auf das Wachstum von MAP geprüft. Parallel wurden die Kotproben in einer qualitativen Real-time PCR untersucht, die das F57 Insertions- Element von MAP detektiert. Diese PCR wurde auch verwendet, um MAP-verdächtige Bakterien aus der Kultur zu identifizieren. In der Kultur wurde MAP in 62 der 445 Pools (13.9%) nachgewiesen; in der PCR erwiesen sich 9 Pools (2.0%) als MAP-positiv. Alle 186 Proben der 62 kulturell positiven Pools wurden einzeln nachuntersucht: MAP war kulturell in 59 Einzelproben (31.7%) und mit der PCR in 12 Proben (6.5%) nachweisbar. Alle PCR-positiven Proben waren auch in der Kultur positiv und keine der kulturell negativen Proben ergab ein positives PCR-Resultat. Um MAP im Kot von klinisch unauffälligen Rindern nachzuweisen, ist die Kultur im Vergleich zur F57 Real-time PCR erheblich sensitiver. Der Grund dafür ist, dass in der Kultur im Vergleich zur PCR ein um den Faktor 103 grösseres Inokulum untersucht werden kann.

Fecal samples from a total of 1339 cattle (855 animals from 12 dairy herds and 484 animals from 11 suckling cow herds, all herds with a history of paratuberculosis) were investigated by culture and by real-time PCR for Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP). Pools of three samples each were decontaminated by means of a NaOH/oxalic acid method, prior to inoculation of Loewenstein-Jensen (LJ) and Herrold’s Egg Yolk agar (HEYA) with mycobactin. Cultures were incubated at 37°C for 16 weeks and monitored for MAP growth at biweekly intervals. A qualitative real-time PCR targeting the F57 insertion element of MAP was used to detect MAP in fecal pools and to identify MAP grown in culture. By culture, MAP was detected in 62 of 445 fecal pools (13.9%); whereas the F57 real time PCR detected MAP in 9 of 445 pools (2.0%). All 186 samples of the 62 culture-positive pools were reanalyzed individually: MAP was grown from 59 individual samples (31.7%). By PCR, MAP was detected in 12 samples (6.5%). All PCR positive samples tested positive by culture and none of culture-negative samples tested positive by PCR. In conclusion, culture is more sensitive to detect MAP in feces from clinically unaffected cattle than F57 real-time PCR. The main reason for the striking differences between culture and PCR is that the amount of fecal extract subjected to culture is significantly higher than the corresponding aliquot that could be analyzed by a single PCR run.

Abstract

Es wurden Kotproben von 1339 Rindern (855 Tiere aus 12 Milchkuhbetrieben, 484 Tiere aus 11 Mutterkuhbetrieben, alle Betriebe mit mindestens einem bestätigten Fall von Paratuberkulose) mittels Kultur und Real-time PCR auf Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP) untersucht. Jeweils 3 Proben wurden gepoolt und mit der NaOH/Oxalsäure Methode dekontaminiert, bevor sie auf Löwenstein-Jensen (LJ) und auf Herrold’s Egg Yolk Agar (HEYA) verimpft wurden. Die Kulturen wurden bei 37°C für 16 Wochen inkubiert und alle zwei Wochen auf das Wachstum von MAP geprüft. Parallel wurden die Kotproben in einer qualitativen Real-time PCR untersucht, die das F57 Insertions- Element von MAP detektiert. Diese PCR wurde auch verwendet, um MAP-verdächtige Bakterien aus der Kultur zu identifizieren. In der Kultur wurde MAP in 62 der 445 Pools (13.9%) nachgewiesen; in der PCR erwiesen sich 9 Pools (2.0%) als MAP-positiv. Alle 186 Proben der 62 kulturell positiven Pools wurden einzeln nachuntersucht: MAP war kulturell in 59 Einzelproben (31.7%) und mit der PCR in 12 Proben (6.5%) nachweisbar. Alle PCR-positiven Proben waren auch in der Kultur positiv und keine der kulturell negativen Proben ergab ein positives PCR-Resultat. Um MAP im Kot von klinisch unauffälligen Rindern nachzuweisen, ist die Kultur im Vergleich zur F57 Real-time PCR erheblich sensitiver. Der Grund dafür ist, dass in der Kultur im Vergleich zur PCR ein um den Faktor 103 grösseres Inokulum untersucht werden kann.

Fecal samples from a total of 1339 cattle (855 animals from 12 dairy herds and 484 animals from 11 suckling cow herds, all herds with a history of paratuberculosis) were investigated by culture and by real-time PCR for Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP). Pools of three samples each were decontaminated by means of a NaOH/oxalic acid method, prior to inoculation of Loewenstein-Jensen (LJ) and Herrold’s Egg Yolk agar (HEYA) with mycobactin. Cultures were incubated at 37°C for 16 weeks and monitored for MAP growth at biweekly intervals. A qualitative real-time PCR targeting the F57 insertion element of MAP was used to detect MAP in fecal pools and to identify MAP grown in culture. By culture, MAP was detected in 62 of 445 fecal pools (13.9%); whereas the F57 real time PCR detected MAP in 9 of 445 pools (2.0%). All 186 samples of the 62 culture-positive pools were reanalyzed individually: MAP was grown from 59 individual samples (31.7%). By PCR, MAP was detected in 12 samples (6.5%). All PCR positive samples tested positive by culture and none of culture-negative samples tested positive by PCR. In conclusion, culture is more sensitive to detect MAP in feces from clinically unaffected cattle than F57 real-time PCR. The main reason for the striking differences between culture and PCR is that the amount of fecal extract subjected to culture is significantly higher than the corresponding aliquot that could be analyzed by a single PCR run.

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Other titles:Untersuchung von Kotproben auf Paratuberkulose in Schweizer Milchvieh- und Mutterkuhbetrieben – Kultur vs. PCR
Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Wittenbrink Max Michael, Stephan R
Communities & Collections:05 Vetsuisse Faculty > Institute of Food Safety and Hygiene
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:570 Life sciences; biology
Uncontrolled Keywords:Paratuberculosis, cattle, culture, PCR, comparison
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2013
Deposited On:03 May 2019 10:36
Last Modified:27 Jan 2020 11:07
Number of Pages:23
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod010078869&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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